实验设计与数据处理1.题目
2012年5月13日
2.实验目的
环境噪声与人们的生活密切相关，它影响人们的学习、工作和休息。
学校是噪声的敏感区,噪声的增加对教学的影响是明显的。
首先是对学生的影响,频繁出现的噪声会打断学生的听课和思考。
其次教师则需放大嗓门,长此连续下去,教师不堪重负。
再则,若教师为保证较长教学需要而保护嗓子,很多学生则听不清,影响了教学效果。
据调查,有的学生将“听不清”作为不上课的理由。
所以有必要对教学区的环境进行彻底的检测和评估，以保证教学楼有很好的学习氛围。
教学楼的声源主要有学生的谈话声、教学话筒的声音、设备噪声等，形成一个相对稳定的持续噪声环境。
根据教学楼的功能，我们主要关注持续噪声对人在心理和生理上产生的影响，以及背景噪声对学习者的语言干扰度。
○1持续噪声的人体响应
莱曼(Lehmann)对不同的声级噪声对人体器官的影响进行了综合汇总，并将汇总的结果分为四个“噪声品级”。
第一噪声品级：L=30dB(A)~65dB(B) ，影响程度仅限于心理的，会造成（1）不舒适的感觉；（2）受到干扰的感受；（3）有厌烦的感觉；（4）听到噪声就发火；（5）被噪声激怒；（6）不能集中精力从事脑力劳动；（7）课堂讲课或作报告的信息量降低；（8）工作能力受损，昏昏欲睡。
第二噪声品级：L=65~90dB(B)，心理影响大于第一品级，另外还有植物神经方面的影响，（1）唾液分泌减少；（2）胃蠕动的频率及幅
度增加；（3）心脏的悸动量减少；（4）血管收缩，动脉末梢的血液阻力增大；（5）脉冲波增加；（6）呼吸加快（新陈代谢加速）；（7）脑内液压增高；（8）脑电图频谱中低频增大；（9）大脑皮层功能受到抑制；（10）大脑下皮层功能受到刺激；（11）瞳孔扩大；（12）内分泌系统反应。
第三噪声品级：L=90~120dB(B)，心理影响和植物神经的影响均大于第二品级，此外还有造成不可恢复的听觉机构损害的危险。
第四噪声品级：L=>120dB(B)，经过相当短时间的声冲击之后，就必须考虑到内耳遭受的永久性损伤。
在国家民用建筑室内推荐容许噪声级标准中，对于旅馆餐厅的要求背景噪声在60dB以下。
当噪声达到80dB时，对人的消化系统会产生明显的影响。
○2噪声的语言干扰度
人的正常谈话声为70dB，当背景噪声增大时，人们就不得不提高声音或缩短谈话距离。
3.实验设计
我们的实验目的是得到教室中的噪声级，并比较不同教室的噪声情况。
经过试测，我们了解到教室声环境具有以下特点：声级受人数影响大；声源密集，情况复杂，声场具有一定的局部差异——在洗手间处，或距离交谈的人很近的地方，声压级明显大于周围；有较大的随机性，在相同地点，由于附近人员的活动，声级具有较大浮动。
3.1测量条件
声测量的依据为《城市区域环境噪声测量方法》GB∕T14623---93及其附录A《城市区域环境噪声普查方法（补充件）》。
1）天气条件要求在无雨无雪的时间，声级计应保持传声器膜片清洁，风力在三
级以上必须加风罩（以避免风噪声的干扰），五级以上大风应停止测量。
2）使用仪器为PSJ-2型声级计或其他普通声级计。
采用A计权Leq声级，记录60秒平均声压级
3）测量时，传声器要求距离地面1.2m，传声器对准声源方向。
3.2测时段的选择
根据《城市区域环境噪声测量方法》GB∕T14623---93的要求，时间分为白天（6：20—22：00时）和夜间（22：00—6：00）两部分。
白天测量一般选在
根据时段分别做回归分析，然后进行整理填入下表。
3.3测量仪器
Hs5920 噪声监测仪,主测瞬时声级;A 声级计权统计,6280D 噪声频谱分析仪,按采样时间,自动采样,自动计算,自动打印等效连续声级、最大声级、最小声级、分布声级,采样时间为一分钟,连续测试一小时
3.4测量原理
下面简要介绍A计权Leq声级意义和测量原理，以及混响时间的测量方法和意义。
3.4.1计权声级
人耳对声音的响应不是在所有频率上都是一样的。
下面是人耳对不同频率纯音响应的等响曲线
图1 纯音的正常等响线
可以看出，人耳对低频声音的响应不如对中高频段敏感。
A计权声级是参考40phon等响度线，对于不同频段的声压级乘以一个权重因数（权重曲线与40phon 等响曲线互补偿），以模拟人耳对低频不敏感的特性。
除A计权声级外，还有参考70phon等响曲线的B计权声级，参考85phon等响曲线的C计权声级等。
不同标度关系如下图
图2 声级计和最新推荐的E 和SI 计权的国际标准化的计权曲线
3.4.2累计百分声级（统计声级）L N
由于环境噪声，如街道、住宅区的噪声，往往呈现不规则且大幅度变动的情况，因此需要用统计的方法，用不同的噪声级出现的概率或累积概率来表示。
定义为：累计百分声级L N 表示某一A 声级，且大于此声级的出现概率为N%。
如L 5=70dB 表示整个测量期间噪声超过70dB 的概率占5%。
L 10，L 95的意义依此类推。
L 5相当于峰值平均噪声级，L 50相当于平均噪声级，又称中央值，L 95相当于背景噪声级（或叫本底噪声级）。
如果测量是按一定时间间隔（例如每5s 一次）读取指示值，那么L 10表示有10%的数据比它高，L 50表示有50%的数据比它高，L 90表示有90%的数据比它高。
如果噪声级的统计特性符合正态分布，那么：
L eq = L 50+60
2
d
式中：d=L 10-L 90。
如果噪声级的统计特性符合对称正态分布，则L 10-L 50与L 50-L 90应该相同。
如不对称则差值不同，差值越大说明分布越不集中。
4.实验记录
按采样时间,自动采样,自动计算,自动打印等效连续声级、最大声级、最小声级、分布声级,采样时间为一分钟,连续测试一小时，并分时段持续监测，最后把数据记录在一张表中进行进一步分析。
5.数据
以AB区为例：单位：dB(A)
6.数据分析
用Excel计算描述统计量得：
通过Excel做出频数分布：
整理得：
绘制图表：
因为图表符合正态分布：
L10=73.1dB(A)
L50=67.6 dB(A)
L90=59.5 dB(A)
Leq=70.7 dB(A)
用Excel进行方差分析：
原假设H0时间段对噪声无明显影响
被择假设H1时间段对噪声有影响
因为P<α（α默认值0.05）拒绝H0
通过方差分析可以清晰的表明时间段对噪声的大小有显著的影响
用Excel对AB区第一组数据回归分析得：
由回归曲分析表噪声和时间段有很显著的线性关系
同理计算得：AB区
C区：
3C101：
7.结果
(1) 从对照可知, 教学楼AB区教室的噪声超标,1 分钟内平均持续时间占了20 秒。
作为校园教学区,不能不引起重视。
(2) 原因:
①规划问题: 过去对规划的重要性认识不足,对规划的长期发展考虑不够。
致使教学楼与干
道距离过近(13 - 17m) ,隔离带过窄。
②机动车管理问题:随学校规模的扩大,教师、学生人数的猛增,相应的后勤交通问题突出。
各种机动车涌入校园营利。
车辆太多,车的种类混杂,使噪声剧增。
(3) 危害:
噪声的增加对教学的影响是明显的。
首先是对学生的影响,频繁出现的汽车声会打断学生的听课和思考。
其次教师则需放大嗓门,长此连续下去,教师不堪重负。
再则,若教师为保证较长教学需要而保护嗓子,很多学生则听不清,影响了教学效果。
据调查,有的学生将“听不清”作为不上课的理由。
实际自然环境存在着声音“掩蔽效应”,即一个声音对另一个声音形成掩蔽,汽车发动机或喇叭声对教师的声音掩蔽是严重的。
因为低频声对高频声的掩蔽效应强。
创造良好的学习环境,是课堂教学的保证,因此对噪声的治理不能忽视。
（4）建议
教学区的环境在规划时就应处理好,以满足学校的固有要求。
但由于实际情况的演变,在目前规划基础上,已无法再作较大调整。
在干道与三教学楼的关系及距离已成定局下,限于地形条件和经济条件,笔者认为:大力宣传有关法规,强化车辆管理是当务之急。
即从声源上治
理是根本。
从调查上显示,车通行辆数占了50 %左右,割草机虽辆数不多,但声级极大,持续时间较长。
因此对车辆的限制是治理的首要。
建议在校园外设停车场,专人管理,并做到:
①割草机在教学时间不准驶入教学区。
②对学校交通车,为不影响师生的生活,可要求其驶过教学区时,禁鸣喇叭,并对发动机作消
声处理。
其次,在声音传播上做文章。
加种高大常绿乔木和灌木。
以后规划另辟交通干道。
但笔者认为:定时限制车辆的通行是少花钱即可办到的治理措施。
③同时，作为在校师生及相关工作人员也应注意，不要在教学区大声喧哗，点点滴滴从自
我做起才能创造美好的环境。